The Influence of Synthetic Hydrocarbon on Lubricating Properties of Fuels for Turbine Engines

• Autorzy: Kaźmierczak Urszula W. , Kulczycki Andrzej , Ozimina Dariusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.5860

Warianty tytułu

PL

Wpływ syntetycznych węglowodorów parafinowych na własności smarne paliw do silników lotniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recently, steps have been taken to introduce synthetic hydrocarbons to aviation fuels as biocomponents. This action is an innovative change in the approach to aviation fuels. This new approach to the assessment of fuel properties requires a revision of the existing criteria for their quality assessment, including those relating to tribological properties. In the requirements for Jet fuel, only the BOCLE test simulating continuous circular motion was used to assess lubricity. Research on the use of fuels containing components with highly differentiated chemical compositions indicate that the BOCLE test may be an insufficient criterion for assessing the lubricity of fuels for aircraft turbine engines. An additional HFRR test modelling the processes accompanying the reciprocating friction that occurs in some lubricated elements of the fuel system has been proposed. This article presents the results of BOCLE and HFRR tests on a range of Jet A1 fuel mixtures and various synthetic paraffin hydrocarbons. A preliminary analysis of the observed effect of synthetic hydrocarbons on the results of both tests is presented.

PL

W ostatnim okresie podjęto działania zmierzające do wprowadzenia do paliw lotniczych węglowodorów syntetycznych jako biokomponentów. Działanie to ma charakter innowacyjnych zmian w podejściu do paliw lotniczych. To nowe podejście do oceny właściwości paliw wymaga rewizji dotychczasowych kryteriów ich oceny jakości, w tym odnoszących się do własności tribologicznych. W wymaganiach dla paliwa Jet dla oceny smarności stosowany był wyłącznie test BOCLE symulujący ruch ciągły po okręgu. Badania nad zastosowaniem paliw zawierających komponenty o silnie zróżnicowanym składzie chemicznym wskazują, że test BOCLE może być niewystarczającym kryterium oceny smarności paliw do turbinowych silników lotniczych. Zaproponowano dodatkowy test HFRR, modelujący procesy towarzyszące tarciu w ruchy posuwisto-zwrotnym, który występuje w niektórych smarowanych elementach układu paliwowego. W artykule zaprezentowano wyniki badań w testach BOCLE i HFRR gamy mieszanek paliwa Jet A1 i różnych syntetycznych węglowodorów parafinowych. Przedstawiono wstępną analizę zaobserwowanego wpływu syntetycznych węglowodorów na wyniki obu testów.

Słowa kluczowe

EN

aviation fuels; tribological wear; lubricity; process modeling; synthetic paraffin hydrocarbons

PL

paliwa lotnicze; zużycie tribologiczne; smarność; modelowanie procesu; syntetyczne węglowodory parafinowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 2
• Strony: 21--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kaźmierczak Urszula W.

• Air Force Institute of Technology, Księcia Bolesława 6 Street, 01-494 Warszawa, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9034-4488

autor

Kulczycki Andrzej

• Air Force Institute of Technology, Księcia Bolesława 6 Street, 01-494 Warszawa, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5038-811X

autor

Ozimina Dariusz

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Tysiąclecia Państwa Polskiego 7 Ave., 250314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5099-6342

Bibliografia

• 1. ASTM D7566 Standard Specification for Aviation Turbine Fuel Containing Synthesized Hydrocarbons 2019.
• 2. Def Stan 91-091.
• 3. Lefebvre A.H., Ballal D.R.: Gas Turbine Combustion: Alternative fuels and emissions, third edition, CRC Press 2010.
• 4. Kumal R.R., Liu J., Gharpure A., Vander Wal R.L., Kinsey J.S., Giannelli B., Stevens J., Leggett C., Howard R., Forde M., Zelenyuk A., Suski K., Payne G., Manin J., Bachalo W., Frazee R., Onasch T.B., Freedman A., Kittelson D.B., Swanson J.J.: Impact of biofuel blends on black carbon emissions from a gas turbine engine, “Energ Fuel” 2020, 34(4), pp. 4958–4966.
• 5. Yang J., Xin Z., He Q., Corscadden K., Niu H.: An overview on performance characteristics of bio-jet fuels, “Fuel” 2019, 237, p. 916–936.
• 6. Kulczycki A., Kaźmierczak U.: Method of preliminary evaluation of bio components influence on the process of biofuels combustion in aviation turbine engines, “Journal of Kones” 2017, 24(4), pp. 83–90.
• 7. Sarnecki J., Białecki T., Gawron B., Głąb J., Kamiński J., Kulczycki A., Romanyk K.: Thermal degradation process of semi-synthetic fuels for gas turbine engines in non-aeronautical applications, “Pol Marit Res” 2019, 26(1), pp. 65–71.
• 8. Gawron B., Białecki T., Janicka A., Górniak A., Zawiślak M.: Exhaust toxicity evaluation in a gas turbine engine fueled by aviation fuel containing synthesized hydrocarbons, “Aircr Eng Aerosp Tec” 2020, 92(1), pp. 60–66.
• 9. Reksowardojo I.K., Duong L.H., Zain R., Hartono F., Marno S., Rustyawan W., Putri N., Jatiwiramurti W.: Prabowo, B. Performance and exhaust emissions of a gas-turbine engine fueled with biojet/Jet A-1 blends for the development of aviation biofuel in tropical regions, “Energies” 2020, 13(24), p. 6570.
• 10. Iturbe-Hernández A., Guzmán J.E.V., Vicente W., Salinas-Vazquez M.: Microturbine characteristics and emissions using biofuel blends, “Biofuels” 2020.
• 11. Suchocki T., Witanowski Ł., Lampart P., Kazimierski P., Januszewicz K., Gawron B.: Experimental investigation of performance and emission characteristics of a miniature gas turbine supplied by blends of kerosene and waste tyre pyrolysis oil, “Energy” 2021, 215, p. 119125.
• 12. Przysowa R., Gawron B., Białecki T., Łęgowik A., Merkisz J., Jasiński R.: Performance and Emissions of a Microturbine and Turbofan Powered by Alternative Fuels, “Aerospace” 2021, 8(2), p. 25.
• 13. ASTM D 5001 – Standard Test Method for Measurement of Lubricity of Aviation Turbine Fuels by the Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator (BOCLE).
• 14. ISO 12156-1:2016 Diesel fuel – Assessment of lubricity using the high-frequency reciprocating rig (HFRR) – Part 1: Test method
• 15. Pitz W.J., Cernansky N.P., Dryer F.L., Egolfopoulos F.N., Farrell J.T., Friend D.G., Pitsch H.: Development of an Experimental Database and Chemical Kinetic Models for Surrogate Gasoline Fuels, SAE International Paper 2007-01-0175.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).